考虑批量装配的柔性作业车间调度问题研究

柔性作业车间调度是生产调度领域中的一个重要组合优化问题,由于取消了工序与加工设备的唯一性对应关系,因而相较于作业车间调度问题,具有更高的复杂度。针对该问题在批量装配方面的不足,考虑将批量因素与装配环节同时集成到柔性作业车间调度问题当中。以成品件的完工时间为优化目标,对该批量装配柔性作业车间调度问题进行了数学建模。针对该模型,提出一种多层编码结构的粒子群算法,并对该算法的各个模块进行了设计。最后,以实例验证了该数学模型的正确性及算法的有效性。     

分布式多柔性装配作业车间调度问题研究

针对分布式柔性装配作业车间环境，综合考虑了调度过程中的机器选择柔性、工人安排柔性和工序顺序柔性，构建了以最小化最大完工时间和最小化总能耗为优化目标的分布式多柔性装配作业车间调度问题(DMFAJSP)的数学模型。为求解DMFAJSP模型，提出了一种以分布估计算法为全局搜索组件、以邻域搜索算子为局部搜索组件的多维模因算法(MDMA)。最后，将所提出的算法与其他算法进行了对比试验，结果表明MDMA算法在求解DMFAJSP模型方面具有显著优势。     

考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化方法

随着能源成本的飙升和环境日益恶化,实现节能生产的策略越来越受到制造企业的关注.在车间实际生产调度过程中,机床设备的故障与维护会影响车间调度方案的顺利执行,进而导致出现车间加工资源冲突、能耗增大和完工时间延长等问题.为减少实际柔性作业车间加工过程中出现由于机床故障而导致加工中断的情况,提出一种考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化方法.分析考虑设备预维护的柔性作业车间能耗特性,建立考虑设备预维护的柔性作业车间调度节能优化模型,设计机床预维护策略,并在此基础上提出一种启发式框架下的调度算法对节能优化模型进行求解,通过不同方案的对比分析,验证所提方法的有效性.     

数据驱动下的动态柔性作业车间调度研究

柔性作业车间调度问题是一种典型的NP-Hard问题,在生产过程中,调度方案会因各种意外事件的发生而变化。针对柔性作业车间调度问题的实时性、动态性的特点,构建了基于数据驱动的柔性作业动态调度的数学模型。首先通过数据感知设备监测车间中发生的变化,实时传输到服务器上,然后根据车间生产状况所发生的变化,依据服务器上的调度规则重新调整调度方案。最后通过某制造企业的调度方案和车间环境变化时的调整方案,验证了基于数据驱动的实时动态调整调度方案的可行性和有效性。     

基于改进化学反应算法的双柔性作业车间调度问题求解

针对柔性作业车间调度问题,考虑设备及生产工人的柔性,确立了最大完工时间最短、提前交付罚金与超期交付罚金之和最低以及加工总能耗最低的3个优化目标,每个工件都引入了交货期时间窗。在化学反应算法的基础上,基于理想虚拟分子理论对目标函数进行改进,通过模拟退火算法的局部寻优能力提高算法的求解精度,最后根据实际柔性车间生产情况设计调度算例,验证该算法在求解双柔性作业车间调度问题的可用性。     

关键链约束理论解决柔性车间调度问题

柔性作业车间的调度难题一直以来都是NP难题,随着加工零件数量和机床数量的增加,调度优化难度将会以呈指数倍增长。本研究提出以约束理论为基础依托,选用最小临界比规则及遗传算法,结合各自的优点对柔性作业车间基于关键链进行调度优化,有效的解决了传统遗传算法容易陷入局部最优和最小临界比规则鲁棒性不强等问题。使设计的调度算法更加地符合车间真实的制造生产状况,改善了制造过程中资源设备利用率相对较低的问题,把设计的算法和传统遗传调度算法解决典型的柔性作业车间难题得到的结论相对比,验证设计算法的优势。     

考虑准备时间和工件分批的柔性作业车间调度

针对柔性作业车间调度受生产准备时间和工件批量影响的问题,构建了考虑准备时间和工件分批的柔性作业车间调度模型.根据工件批量加工中等量分批方法柔性不足的特点,采用柔性分批方法对工件进行批量划分.提出一种改进的遗传算法,以最小化最大完工时间为优化目标,采用双层编码的方式对模型求解,确定各工件的分批方案和子批工序调度排序方案.通过分析柔性调度案例,验证了该算法的有效性,能够更好地满足实际车间生产要求.     

基于设备可用时间约束的装配作业车间调度规则

为开发自动和手控设备混合的装配作业车间启发式调度算法,设计了装配作业和设备特性相结合的生产调度规则.分析了自动和手控设备的运作特性,以及设备和作业者的日可用时间约束对生产调度所产生的影响.首先以缩短工件平均流程时间和提高自动设备夜间运载率为目标,扩展了最短作业时间优先规则的内涵,设计了最短设备占有时间优先规则的系列;然后考虑了装配作业车间的装配特性,设计了将作业交货期最早优先规则与提出规则相结合的组合规则.经模具生产车间的仿真实验表明,所设计的组合调度规则对平均延期时间和其他相关评价指标具有较优的结果.     

基于遗传算法的模糊目标柔性作业车间调度问题

针对实际作业车间调度问题目标的多样性及其不确定性,提出了一种新的柔性作业车间调度问题模型和处理方法,并在遗传算法中加以实现。计算结果表明,该问题模型能较完整地反映生产实际中调度目标的要求。     

改进NSGA-Ⅱ算法求解考虑运输约束的柔性作业车间节能调度问题

传统柔性作业车间调度通常忽略工件在机器间的运输时间和能耗,针对该问题建立了考虑运输约束与节能的柔性作业车间调度模型,并提出了改进的NSGA-Ⅱ算法求解该模型。首先,在柔性作业车间调度数学模型中设立最大完工时间、总延期、设备总负载、车间总能耗4个目标,并根据运输约束实现了调度模型矩阵编码、解码、交叉与变异,基于子代向最优解学习机制改进NSGA-Ⅱ算法迭代过程中易陷入局部最优解问题。最后,在考虑车间机器之间运输约束的前提下结合Kacem、Brandimarte算例对调度模型进行可行性分析,结果表明该模型与算法求解效率高,能有效解决车间运输约束导致的调度方案与实际加工偏差问题。     

基于遗传-粒子群混合算法的柔性作业车间多资源调度问题

在传统柔性作业车间调度问题(FJSP)中加入运输和装配环节,提出一种柔性作业车间多资源调度问题(MRFJSP),以完工时间最短为目标建立了包含加工、运输和装配的柔性作业车间调度模型。为了提高传统遗传算法(GA)在车间调度问题中的寻优能力,将粒子群算法(PSO)的寻优过程进行改进并与遗传算法进行结合,提出一种带保优策略的遗传-粒子群混合算法,利用单层编码对模型进行求解。通过算例验证了模型的可行性,并将提出的混合算法与遗传算法和粒子群算法进行比较,证明了混合算法的优越性。     

基于混合遗传鲸鱼优化算法的柔性作业车间自动导引车融合调度方法

针对柔性作业车间调度问题,考虑自动导引车(AGV)在车间制造过程中只参与装卸和搬运工作,提出一种实现AGV路径规划与柔性作业车间调度集成优化的融合调度模型。采用基于工序排序与机器选择两个子问题的二维向量编码方案,并在解码过程中提出基于最先服务原则的AGV安排策略。对鲸鱼优化算法进行离散化改进,针对性地设计了多种种群初始化策略,引入遗传算法的交叉、变异操作以提升鲸鱼优化算法的全局搜索能力,并嵌入局部搜索算法以达到全局搜索和局部搜索的平衡,构建了一种混合遗传鲸鱼优化算法（HGWOA）来求解该融合调度模型。通过经典测试算例验证了算法性能,并使用正交试验优化了算法参数。研究结果表明,HGWOA算法用于求解柔性作业车间AGV融合调度问题可以获得较好的效果。     

多目标柔性作业车间调度决策精选机制研究

针对多目标柔性作业车间调度优化无法找到唯一最优解的问题，提出多目标遗传算法和层次分析法模糊综合评判的分阶段优化策略。提出优化阶段和精选阶段的优化任务，优化阶段选出一组Pareto解集，精选阶段从Pareto解集中选出最优解；在精选阶段运用层次分析法和模糊评判集成的策略精选调度决策。决策算例证明提出的方法是可行的，可很好地帮助决策者选择出一个最满意的解。     

混合离散蝙蝠算法求解多目标柔性作业车间调度

针对以最大完工时间、生产成本和生产质量为目标的柔性作业车间调度问题,在研究和分析蝙蝠算法的基础上,提出一种混合离散蝙蝠算法。为了提高求解多目标柔性作业车间调度问题的混合离散蝙蝠算法的初始种群质量,在通过分析初始选择的机器与每道工序调度完工时间两者关系的基础上,提出一种优先指派规则策略产生初始种群,提高了算法的全局搜索能力。同时采用位置变异策略来使得算法在较短的时间内尽可能多地搜索到最优位置,有效地避免了算法早熟收敛。在计算问题的目标值上面,首次提出时钟算法。针对具体实例进行测试,试验数据表明,该算法在求解柔性作业车间调度问题上有很好的性能,是一种有效的调度算法,从而为解决这类问题提供了新的途径和方法。     

考虑扰动事件的机械加工工艺参数与车间动态调度综合节能优化

随着能源消耗和环境问题的不断加剧,机械加工车间的高效节能生产越来越受到制造业的关注。传统动态调度优化时每道工序的工艺参数固定,未考虑工艺参数与车间调度之间的关联关系,限制了调度优化的潜力。为了更好地实现柔性作业车间节能增效,并快速有效地应对车间生产过程中出现的突发扰动事件,提出一种考虑扰动事件的加工工艺参数与车间动态调度综合优化方法。首先详细分析订单插入与机床故障下柔性作业车间的能耗特性,以总能耗与最大完工时间为目标,建立工艺参数与动态调度综合优化模型,然后设计一种面向扰动事件的动态决策机制,并提出改进的自适应形状估计进化算法(AGE-MOEA)进行优化求解,最后通过案例分析与算法对比,验证了所提出方法的有效性。     

MES环境下作业车间多级动态调度方法研究

作业车间存在着许多不确定信息干扰生产,为有效解决制造执行系统环境下作业车间的动态调度问题,设计了一种基于实时数据采集的多级作业车间动态调度方法。在静态调度基础上,根据车间生产中实际情况,考虑了紧急插单、加工延时、机器停工等影响排产的扰动因素,建立作业车间动态调度模型,设计了缓冲吸收、调度修复及完全重调度相融合的调度方法。以交货期为目标,通过算例演算,实现了对动态扰动因素的满意处理,验证了方法的有效性。     

多目标批量生产柔性作业车间优化调度

研究批量生产中以生产周期、最大提前/最大拖后时间、生产成本以及设备利用率指标(机床总负荷和机床最大负荷)为调度目标的柔性作业车间优化调度问题。提出批量生产优化调度策略,建立多目标优化调度模型,结合多种群粒子群搜索与遗传算法的优点提出具有倾向性粒子群搜索的多种群混合算法,以提高搜索效率和搜索质量。仿真结果表明,该模型及算法较目前国内外现有方法更为有效和合理。最后,从现实生产实际出发给出多目标批量生产柔性调度算例,结果可行,可对生产实践起到一定的指导作用。     

Flexible job shop scheduling with tabu search algorithms

This paper presents a tabu search algorithm that solves the flexible job shop scheduling problem to minimize the makespan time. As a context for solving sequencing and scheduling problems, the flexible job shop model is highly complicated. Alternative operation sequences and sequence-dependent setups are two important factors that frequently appear in various manufacturing environments and in project scheduling. In this paper, we present a model for a flexible job shop scheduling problem while considering those factors simultaneously. The purpose of this paper is to minimize the makespan time and to find the best sequence of operations and the best choice of machine alternatives, simultaneously. The proposed tabu search algorithm is composed of two parts: a procedure that searches for the best sequence of job operations, and a procedure that finds the best choice of machine alternatives. Randomly generated test problems are used to evaluate the performance of the proposed algorithm. Results of the algorithm are compared with the optimal solution using a mathematical model solved by the traditional optimization technique (the branch and bound method). After modeling the scheduling problem, the model is verified and validated. Then the computational results are presented. Computational results indicate that the proposed algorithm can produce optimal solutions in a short computational time for small and medium sized problems. Moreover, it can be applied easily in real factory conditions and for large size problems. The proposed algorithm should thus be useful to both practitioners and researchers.     

随机工时下的多目标柔性作业车间鲁棒调度问题

针对工时不确定条件下的多目标柔性作业车间调度问题,采用2个不确定参数描述随机工时的波动程度和约束条件允许违背程度,将不确定条件下的柔性作业车间调度问题模型转换成确定条件下的鲁棒对等问题模型。在算法设计中采用全局非支配解集保存每代进化过程中产生的非支配解,并选择全局非支配解集中的个体参与变异操作。在交叉和变异操作之后,设计了一种基于变邻域结构的局部搜索策略。最后,运用该算法求解经典基准算例,验证了其有效性。